摘要：近年来，MOF作为一种重要的晶体孔材料引起了广泛的兴趣。然而，值得我们深思的是MOF材料通常具有一种官能团或一种孔道结构，这大大限制了MOF的运用。为了丰富MOF的功能以满足更为复杂的运用，我们采取将介观结构引入到MOF的策略来丰富其结构和性能。本论文致力于通过表面活性剂与MOF自组装形成介观结构的MOF和将其它具有介观结构的材料与MOF复合的策略来实现将介观结构引入MOF以实现结构功能多样化。本学位论文的主要成果如下：1.探讨了自组装法合成介观结构的MOF相似度检测观结构形成的关键因素。选择了四种带有不同电荷密度的表面活性剂来探讨其对介观结构的MOF形成的影响。探讨表明随着表面活性剂的电荷密度的转变，合成出MOF的介观结构也会发生变化。以C_(16)H_(33)N~+(C_3H_7)_3、C_(16)H_(33)N~+(C_2H_5)_3、C_(16)H_(33)N~+(CH_3)_3、C_(18)-3-1增加表面活性剂的电荷密度，得到的MOF材料的介观结构以有无序、层状、p6mm到Pm-3n。发现表面活性剂与MOF的电荷匹配程度是影响形成介观结构的一个非常重要的因素。MOF的有序介观结构只能在表面活性剂与金属有机配位聚合物在适当的电荷匹配条件下形成。通过这种策略合成的材料有特点的形貌。表面活性剂的浓度在一定范围内对产物的介观结构没有影响，而是影响产物的形貌和粒径。通过与经典结构的介孔二氧化硅形成相比较，介观结构的MOF材料的形成也有类似的组装历程。2.将单胶束二氧化硅纳米粒子与MOF复合。通过在单胶束二氧化硅表面修饰不同的官能团来实现在MOF外部或是内部担载单胶束二氧化硅。形成的复合材料兼具MOF和单胶束二氧化硅的性质。在Eu(1,3,5-BTC)·6H_2O的纳米棒外部担载羧基修饰的单胶束二氧化硅，由于羧基的电荷效应使Eu(1,3,5-BTC)·6H_2O具有良好的分散性。在ZIF-8内部可以将PVP修饰的单胶束二氧化硅直接引入到MOF中。探讨表明修饰剂的量不影响MOF担载单胶束二氧化硅的位置。由于单胶束二氧化硅本身可以通过利用不同的表面活性剂（阳离子表面活性剂或是嵌段型表面活性剂）或是加入不同的扩孔剂来转变其内部疏水核大小。并且单胶束二氧化硅纳米粒子的内部疏水，外部亲水是一种同时具有双亲性质的材料，将单胶束二氧化硅纳米粒子与MOF复合不仅可以将单胶束二氧化硅纳米粒子固化在MOF中，还可以在单胶束二氧化硅中预先担载其它功能分子以实现多功能复合。3.将具有介孔的MOF纳米晶与微孔MOF进行复合形成MOF@MOF核-壳复合晶体。成功的将具有介孔的MIL-101(Fe)纳米晶包埋到具有微孔的ZIF-8中实现了不同拓扑结构晶体间的复合。而在包埋历程中，作为“核”的纳米晶体的结构和形貌都没有转变。实验表明，“壳”晶体的配体即2-咪唑的加入量影响最终复合晶体的形貌，2-咪唑与“核”纳米粒子的比例是制约复合晶体形貌的关键因素。通过转变其比例“壳”晶体的的形貌可以以单晶调变到多晶，通过调变加入“核”晶体的量可以转变掺杂量的多少。选用荧光素作为探针分子来探讨这种复合晶体的多级孔性质。结果表明吸附了荧光素的MIL-101被ZIF-8包埋后，荧光素分子不易释放出去，以而反映出这种复合晶体材料独特的性质。除此之外，我们还将这种策略拓展到其它MOF复合物的合成中。成功的将具有荧光性质的Eu(1,3,5-BTC)·6H_2O包埋到ZIF-8中。运用动态光散射和荧光光谱对包埋历程进行跟踪，发现包埋反应进行的非常迅速。一方面这也使得“核”晶体在“壳”晶体的生长历程中的免受破坏。另一方面由于包埋历程进行的很快使得在介孔MOF中预先担载的功能分子或药物不会释放出，以保证其担载量不受后续包埋历程的影响。这种简单的合成策略解决了不同拓扑结构的晶体复合生长的难题，实现了不同孔结构的复合。本论文通过自组装和复合的策略将介观结构引入到MOF材料中，并取得了初步的进展。介观结构的引入突破了MOF本身结构功能的限制，为将来新颖介观结构的合成提供可能。MOF与其它可控纳米粒子复合形成的杂化材料兼具MOF材料与功能纳米材料的特性，为满足将来复杂的运用提供了材料的选择。这一探讨为以后将更多种类的介观结构引入到MOF中奠定了基础。关键词：金属有机骨架论文自组装合成论文介观结构论文多功能复合论文核-壳结构论文表面修饰论文
中文摘要4-7
Abstract7-13
第一章 绪论13-39
1.1 金属有机配位聚合物材料介绍13-17
1.2 介观结构材料介绍17-20
1.3 将介观结构引入 MOF 的策略20-36
1.3.1 设计新型配体20-26
1.3.2 自组装的策略26-31
1.3.3 与介孔硅基材料复合的策略31-34
1.3.4 与其它材料复合的策略34-36
1.4 本课题选题的目的、作用和主要探讨成果36-38
1.5 本论文所利用的表征手段和测试策略38-39
第二章 表面活性剂在合成具有介观结构的 MOF 中的作用39-55
2.1 引言39-41
2.2 实验部分41-43
2.2.1 本章所用试剂及来源41-42
2.2.2 实验步骤42-43
2.3 结果与讨论43-52
2.3.1 阳离子表面活性剂分子结构的影响43-49
2.3.2 阳离子表面活性剂浓度的影响49-50
2.3.3 阳离子表面活性剂在合成介观结构的 MOF 和合成介孔SiO_2中作用的比较50-51
2.3.4 其它类型表面活性剂的影响51-52
2.4 本章小结52-55
第三章 单胶束二氧化硅与 MOF 复合物的合成55-67
3.1 引言55-56
3.2 实验部分56-58
3.2.1 本章所用试剂及来源56-57
3.2.2 实验步骤57-58
3.3 结果与讨论58-66
3.3.1 Eu-MOF 纤维表面担载单胶束二氧化硅58-63
3.3.2 ZIF-8 内部担载单胶束二氧化硅63-66
3.4 本章小结66-67
第四章 微孔/介孔 MOF 复合晶体的合成67-87
4.1 引言67-68
4.2 实验部分68-70
4.2.1 本章所用试剂及来源68-69
4.2.2 实验步骤69-70
4.3 结果与讨论70-86
4.3.1 MIL-101(Fe)在包埋历程中的稳定性验证70-73
4.3.2 MIL-101(Fe)@ZIF-8 复合材料的表征73-75
4.3.3 MIL-101@ZIF-8 的核壳形貌的调控75-79
4.3.4 修饰剂 PVP 的作用探讨79
4.3.5 MIL-101@ZIF-8 结构特点及性质79-82
4.3.6 MIL-101@ZIF-8 的运用82-83
4.3.7 合成策略的普适性实验83-86
4.4 本章小结86-87
第五章 结论与展望87-89
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